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DETERMINAÇÃO DE Cr, Cu, Ni e Zn TOTAIS EM SOLO SUBMETIDO AAPLICAÇÕES DE LODO DE ESGOTO DURANTE 7 E 8 ANOS

CONSECUTIVOS

DETERMINATION OF THE TOTAL CONCENTRATION OF Cr, Cu, Ni E Zn FROM SOILUNDER SEWAGE SLUDGE APPLlCATION DURING 7 AND 8 YEARS

SANTOS, L.MY; MARTIN-NETO, L.3; MELO, W.J.4; MELO, G.M.P.4; NOGUEIRA, A.R.A.2

1 Universidade Federal de São Carlos, Caixa Postal 676, 13565-905 São Carlos, SP2 Embrapa Pecuária Sudeste, São Carlos, SP

3 Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, SP4 Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, SP

e-mail: larissa@cnpdia.embrapa.br.

ResumoEm regiões agrícolas próximas dos grandes centros urbanos e onde há o uso intensivo

de recursos naturais, em especial do solo, a reciclagem para fins agrícolas de lodos de esgotoaparece como alternativa promissora. Contudo, a presença de elementos potencialmentetóxicos pode comprometer a viabilidade dessa prática. O objetivo deste trabalho foi quantificaros teores de Cr, Cu, Ni e Zn em um Latossolo Vermelho distrófico após 7 e 8 anos de adiçãode lodo de esgoto em um experimento em campo, instalado em 1997 em Jaboticabal-SP. Olodo de esgoto foi proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto da Companhia deSaneamento Básico do Estado de São Paulo, em Barueri-SP. A quantificação dos teores de Cr,Cu, Ni e Zn foi realizada por meio de espectrômetro de emissão óptica com plasmaindutivamente acoplado (ICP OES). Os resultados obtidos indicam que a adição de lodo deesgoto durante 7 e 8 anos consecutivos ao solo promoveu aumentos nos teores totais doselementos analisados, importantes para o desenvolvimento das plantas (girassol e crotalária)por serem nutrientes, ou potencialmente tóxicos. Contudo, estes aumentos não constituemperigo de contaminação para o solo e para as plantas, visto que se encontram abaixo doslimites estabelecidos pela legislação. Além disso, o fato desses elementos estarem presentesno solo não significa que estejam em forma prontamente assimilável pelas plantas, podendopermanecer por longos períodos sem ser absorvido em quantidades tóxicas. Com isso, esseexiste a necessidade futura de se avaliar as formas químicas dos elementos Cu, Cr, Ni e Zn.

AbstractIn agricultural soils near big urban centers, where natural resources are used

intensively, mainly the soil, the use of sewage sludge appears to be very promissory. However,the presence of potentially toxic elements may render this practice inadequate. The objective ofthis work was to evaluate the content of Cr, Cu, Ni and Zn in an Oxisol amended with sewagesludge for 7 and 8 consecutive years in Jaboticabal, SP. Sewage sludge was obtained in thewater treatment station operated by the Companhia de Saneamento Básico do Estado de SãoPaulo, situated in Barueri-SP. The quantification of the metais was carried out using aninductively coupled plasma spectrophotometer (ICP OES). The results showed that theapplication of sewage sludge for 7 and 8 consecutive years caused an increase in the totalamounts of the analyzed elements, important for the plant growth (sunflower and crotalaria)since they are nutrients or potentially toxic elements. But this increase do not cause risk of soilcontamination or plant toxicity since the levels are below the limits established in the legislationregulating sewage sludge application to soils. The presence of these elements in soil do notmeans that they are in a form promptly available to the plants, so that they can stay in soil forlong periods of time without be absorbed in toxic amounts. In this way, in a sequence work theforms of those elements in soil will be evaluated.

IntroduçãoO acúmulo de elementos potencialmente tóxicos em solos agrícolas devido a

aplicações sucessivas de lodo de esgoto causa preocupação com relação à segurança

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ambiental necessária para a viabilização desta prática. Esses elementos podem expressar seupotencial poluente diretamente nos organismos do solo, pela disponibilidade às plantas emníveis fitotóxicos, além da possibilidade de transferência para a cadeia alimentar através daspróprias plantas ou pela contaminação das águas de superfície e subsuperficie (Chang et aI.,1987).

Com isso, é importante a determinação dos teores totais de elementos potencialmentetóxicos por meio da digestão do solo com ácidos fortemente oxidantes para avaliar o acúmulodesses elementos no solo ao longo dos anos, assim como possíveis contaminações (Silva etal.,2006).

O objetivo deste trabalho foi quantificar os teores de Cr, Cu, Ni e Zn em um LatossoloVermelho distrófico, sob plantio de girassol e crotalária, após 7 e 8 anos de adição de lodo deesgoto, respectivamente.

Material e MétodosOs estudos foram realizados com amostras de solo coletadas no 7° e 8° anos de um

experimento em campo, instalado em Jaboticabal-SP (21°15'22" S e 48°15'18" W, altitude618m), em áreas submetidas ou não à adição de lodo de esgoto proveniente da Estação deTratamento de Esgoto da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo(SABESP), localizada em Barueri-SP sob plantio de milho até o 6° ano, girassol no 7° ano ecrotalária no 8° ano. As amostras foram coletadas na camada superficial de 0-20 cm. O soloanalisado é classificado, conforme o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (Embrapa,1999), como Latossolo Vermelho distrófico (LVd).

O experimento consistiu na coleta de amostras de solos submetidos a dois tratamentosdistintos, ou seja: (1) testemunha, sem fertilização mineral no primeiro ano agrícola (1997/98),esubmetido à fertilização mineral com base na análise de terra nos anos agrícolas seguintes; (2)com adição de lodo de esgoto nas doses 2,5 t ha' nos três primeiros anos agrícolas (1997/98 a1999/00) e 20,0 t ha" nos demais anos agrícolas seguintes (base seca).

Para a determinação dos teores totais dos elementos Cr, Cu, Ni e Zn foram digeridos100 mg de amostra com uma mistura composta por 2 mL de água régia (1HN03:3HCI) e 1 mLde H202. A decomposição foi efetuada em frascos fechados com aquecimento assistido porradiação microondas. O programa de aquecimento foi implementado em 34 min (Tabela 1).Após resfriamento, a mistura resultante nos frascos de decomposição foi transferidaquantitativamente para frascos graduados com volume de 15 mL, sendo o volume ajustadopara 10 mL e os compostos silicatados não digeridos separados após centrifugação (3 min,1100G). O precipitado foi dissolvido em temperatura ambiente, adicionando-se 1 mL de HFconcentrado, e, após dissolução, foram adicionados 500 mg de H3B03 para complexação dosfluoretos remanescentes. A mistura resultante foi acrescentada ao sobrenadante recolhidoanteriormente (fase líquida do digerido) e o volume foi ajustado para 15 mL com água destiladae deionizada. O procedimento acima descrito foi sugerido por Vieira et aI. (2005), o qual visaseguir e adaptar métodos já descritos na literatura para decomposição de amostras de solos(EPA-3051; EPA-3052; Bettinelli et aI., 2000; Sandroni & Smith, 2002; Sandroni et aI., 2003) epropor alternativas para evitar a formação de sais insolúveis de fluoretos. Amostra de materialde referência certificada proveniente do National Institute of Standards and Tecnology (NIST,San Joaquim Soil SRM 2709, Gaithersburg, MO, EUA) foi digerida juntamente para validaçãodo procedimento.

Tabela 1. Programa de aquecimento em forno de radiação microondas com cavidade e frascosfechados. Temperatura máxima de trabalho: 190°C

Etapa Potência Inicial Tempo Potência Final Ventilação Descrição(W) (rnin) (W) (%)

1 400 3 400 25 pré-aquecimento2 850 6 850 25 aquecimento3 1000 10 1000 25 aquecimento4 O 15 O 100 resfriamento

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As digestões assistidas por radiação microondas foram realizadas com o emprego deforno Multiwave®, Anton Paar GmbH (Graz, Áustria) em frascos de alta pressão de polietilenomodificado (TFM) com volume de 50 mL.

A quantificação dos teores de Cr, Cu, Ni e Zn foi realizada num espectrômetro deemissão óptica em plasma indutivamente acoplado (ICP OES) com configuração axial (VISTAAX, Varian, Mulgrave, Austrália). As condições de operação do equipamento estão descritas naTabela 2. Os comprimentos de onda para Cr, Cu, Ni e Zn foram, respectivamente, 267,716 (11);327,395 (I); 216,555 (11)e 213,857 (I) (comprimentos de onda atômicos (I) e iônicos (11)).

Parâmetros

Tabela 2. Descrição e condições operacionais do ICP OES.

Modo de observaçãoRádio Freqüência do GeradorSistema de difraçãoDetectorPotência de rádio freqüênciaNebulizadorCâmara de nebulizaçãoDiâmetro do tubo centralVazão do gás do plasmaVazão do gás auxiliarVazão do gás de nebulizaçãoReplicatasTempo de leitura da replicata

Condi õesAxial

40 MHzPolicromador Littrow com grade Echelle

Dispositivo de carga acoplada (CCD)1,3 kW

Ranhura em VSturman-Masters

2,3 mm15 L rnln'1,5 L rnín'0,9 L mín'

31 s

Resultados e DiscussãoOs teores totais de Cr, Cu, Ni e Zn obtidos para as amostras de solo testemunha e com

adição de lodo de esgoto são mostrados na Tabela 3. Os resultados obtidos indicaram que aadição de 87,5 e 107,5 t ha' de lodo de esgoto (base seca) ao solo, Latossolo Vermelhodistrófico, doses estas acumuladas em 7 e 8 anos consecutivos de aplicação, promoveuaumento nos teores de Cr, Cu, Ni e Zn, sendo esse aumento mais significativo para oselementos Ni e Zn, os quais apresentaram variações em torno de 138 e 114%,respectivamente. Contudo, os elementos encontrados em maior concentração foram o Cr e Cu(Tabela 3). Esses resultados confirmam a presença desses elementos no lodo de esgotoaplicado ao solo, proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto de Barueri, e corroboracom Galloway & Jacobs (1877) e Logan & Chaney (1983), os quais citam o Cr, Cu, Ni e Znentre os elementos comumente encontrados no lodo de esgoto.

Tabela 3 - Cr, Cu, Ni e Zn em amostras de Latossolo Vermelho distrófico (camada de 0-20 cm)coletadas nos anos agrícolas de 2003/04 e 2004/05 após 7 e 8 anos de adição de lodo deesgoto, respectivamente.

Cr Cutest 20 t ha" test 20 t ha'---------------------------------------------------m

Ni Zntest 20 t ha' test 20 t ha'

k ,1 _

2003/04 131±25 174±28 n.d. 32±52004/05 152±15 176±12 18±2 43±2

n.d. 13±3 n.d. 29±720±2 31±1 n.d. 62±1

<Tratamentos: test (testemunha) e 20 t ha (com adição de 20 t ha )

As variações observadas nos teores totais dos elementos Cr, Cu, Ni e Zn sãoprovavelmente decorrentes do longo tempo do experimento em campo, 7 e 8 anos, o quegerou uma dose acumulada de 87,5 e 107,5 t ha' de lodo de esgoto em base seca,respectivamente. Esses resultados estão de acordo com diversos trabalhos encontrados naliteratura, os quais têm demonstrado que a aplicação de lodo de esgoto promove a elevação daconcentração de metais no solo (Mulchi et aI., 1991; Hooda & Alloway, 1993).

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ConclusõesA adição de lodo de esgoto durante 7 e 8 anos consecutivos a um Latossolo Vermelho

distrófico promoveu aumentos de aproximadamente 1, 34, 138 e 113% para os elementos Cr,Cu, Ni e Zn, respectivamente. Contudo, estes aumentos não constituem perigo decontaminação para o solo e para as plantas, visto que se encontram abaixo dos limitesestabelecidos pela legislação. No entanto, o fato desses elementos estarem presentes no solonão significa que estejam em forma prontamente assimilável pelas plantas, podendopermanecer por longos períodos sem serem absorvidos em quantidades tóxicas. Com isso,existe a necessidade futura de se avaliar as formas químicas dos elementos Cu, Cr, Ni e Zn.

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